化学反应的速率和限度g

第三节化学反应速率和限度50年前,故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样精美浮雕花纹还清晰可见,而现在却大多是模糊不清,部分已成光板…造成这些灾难的元凶是什么呢？为什么几百年腐蚀很慢，而近几十年腐蚀却变快了呢？这就涉及到化学反应速率问题第三节化学反应速率和限度（一）化学反应速率（四）化学反应条件的控制（二）影响化学反应速率的条件（三）化学反应限度化学反应的主要特征是物质变化的同时伴随着能量的变化.而当我们面对一个具体的化学反应时:我们经常可以发现,有些反应进行的很快,几乎瞬间完成,也有一些反应,进行得很慢,需要很长时间,不同的反应进行得快慢差别很大.举出几例你在生活中所遇到与化学反应快慢有关的事例。那么你知道在科学研究中如何描述一个反应进行的快慢吗?与物理学中物体运动快慢用“速度”表示相类似,化学反应过程进行的快慢用“反应速率”来表示.？对于不同的反应可通过比较的方法帮助我们判断两种或几种化学反应相对速率的大小,但是要判断一种化学反应速率的大小,应当看反应物在单位时间里减少的量或单位时间生成物增加的量.由于反应都在一定的容器或一定体积的溶液中进行,反应物或生成物量的减少或增加可以通过容器或溶液中物质浓度的增加或减少来表示.因此我们可得到如下结论:一、化学反应速率1、定义：表示化学反应进行快慢的物理量.2、表示方法：用单位时间（如每秒，每分）内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。3、数学表达式v(x)=——⊿c⊿t4、常用单位mol/(L·min)或mol/(L·s)化学反应速率化学反应速率例题1在N2+3H2NH3反应中，自开始至２秒，氨的浓度由０变为0.6mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？=0.3mol/(L·s)v(NH3)=△c(NH3)△t(0.6–0)mol/L2s=解:化学反应速率[问题]在一个化学反应中，反应速率既可以用反应物浓度的减少来表示，也可以用生成物浓度的增加来表示。那么同一反应中，用不同物质的浓度变化来表示的反应速率是否相同呢？其大小有什么关系呢？例2、在2L容积不变的容器中，发生N2＋3H22NH3的反应。现通入0.8molH2和0.4molN2,2min后生成了0.12molNH3，求V(H2)、V(N2)、V(NH3)。化学反应速率起始物质的量/mol：0.40.80变化的物质的量/mol：0.060.180.122min后物质的量/mol：0.340.620.12V(H2)=0.045mol/(L·min)V(N2)=0.015mol/(L·min)V(NH3)=0.03mol/(L·min)V(N2)︰V(H2)︰V(NH3)=1︰3︰2解：N2+3H22NH3化学反应速率化学反应速率的特点①化学反应速率是平均速率，均取正值②同一化学反应，用不同的物质来表示的化学反应速率的数值可能是不同的。因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质为基准。③同一化学反应，用不同的物质表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相应物质的化学计量数之比。即：对于反应aA＋bB==cC＋dD有V(A)︰V(B)︰V(C)︰V(D)＝a︰b︰c︰d④固体或纯液体，其浓度可视为常数。因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。化学反应速率练习1则该反应速率的快慢顺序为:反应A+3B=2C+2D在四种不同条件下的反应速率为：(1)ν(A)=0.3mol/(L·s)(2)ν(B)=0.6mol/(L·s)(3)ν(C)=0.4mol/(L·s)(4)ν(D)=0.45mol/(L·s)(1)(4)(2)=(3)化学反应速率已知反应A+3B==2C+D在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/(L·min)，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为（）A.0.5mol/(L·min)B.1mol/(L·min)C.2mol/(L·min)D.3mol/(L·min)练习2C化学反应速率在2L容积不变的容器中，发生N2+3H2==2NH3的反应。现通入4molH2和4molN2,用H2表示的反应速率为0.12mol／(L·s)，则10s后容器中N2的物质的量是（）A.1.6molB.2.8molC.3.2molD.3.6mol练习3C化学反应速率某温度下，物质的量浓度均为1mol/L的两种气体X2、和Y2在密闭容器中反应生成气体Z。达到平衡后，c(X2)=0.4mol/L,c(Y2)=0.8mol/L,c(Z)=0.4mol/L,该反应的化学方程式是（）A.X2+2Y2==2ZB.2X2+Y2==2ZC.3X2+Y2==2ZD.X2+3Y2==2Z练习4C科学探究：实验2－5二、影响化学反应速率的条件影响化学反应速率的条件影响化学反应速率的条件较慢产生气泡冷水中较快产生气泡常温在其它条件相同时，升高温度能加快化学反应的速率；降低温度则减慢。快速产生气泡热水中结论现象科学探究：实验2－5影响化学反应速率的条件5%H2O2FeCl3溶液MnO2粉末催化剂对化学反应速率的影响影响化学反应速率的条件较慢产生少量气泡不加其它试剂很快产生大量气泡加入FeCl3在其它条件相同时,使用催化剂能加快化学反应的速率很快产生大量气泡加入MnO2结论现象科学探究：实验2－6•规律：催化剂能改变化学反应的速率。•有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。•催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。•催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。催化剂对化学反应速率的影响影响化学反应速率的条件影响化学反应速率的条件使用催化剂，化学反应速率加快催化剂升高温度，化学反应速率加快；反之减慢温度外因反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢性质内因规律(在其它条件相同时)影响化学反应速率的因素小结：影响化学反应速率的条件光波，电磁波，超声波，溶剂等其它增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；反之减慢固体反应物的表面积增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；反之减慢气态反应物的压强增大反应物的浓度，化学反应加快；反之减慢反应物的浓度外因我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？化学反应的限度三、化学反应的限度氯水的成份：分子：Cl2、HClO、H2O离子：H+、Cl-、ClO-等化学反应的限度Cl2能与H2O发生可逆反应：Cl2+H2OHClO+HCl氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。写出氯气与水反应的化学方程式。炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁的主要反应是:2C(焦炭)+O2(空气)＝２CO（放出热量）Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2炼制１吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没有利用的CO气体，开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？Fe2O3与CO反应是一个可逆反应，增加高炉高度,可增加反应物的接触时间,但并没有改变影响反应进行的条件,化学反应的限度也没有改变。化学反应的限度在相同条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应。正反应：从左到右进行的反应逆反应：从右到左进行的反应可逆反应用“”表示问题：化学反应的可逆性是否普遍存在?相当多的化学反应都有可逆性，只是不同的化学反应有的可逆性较弱,有的可逆性很强.可逆反应化学反应的限度常见的典型的可逆反应有:N2+3H22NH3催化剂高温高压2SO2+O22SO3催化剂高温SO2+H2OH2SO3NH3+H2ONH3·H2O以上说明了一定条件下的可逆反应有一定的限度，反应进行得不彻底，其反应物不能全部转化为生成物。化学反应的限度课堂练习1:下列不属于可逆反应的是（）A.氯气与水反应生成盐酸与次氯酸B.N2与H2在一定条件下可以生成NH3，同时NH3又可以分解为N2和H2C.电解水生成H2和O2，H2和O2转化成H2OD.SO2溶于水和H2SO3分解C化学反应的限度课堂练习2在饱和的食盐水中,加入一块缺了一角的立方体食盐晶体,一段时间后,发现缺了的角补齐了,但食盐晶体的质量并没有增加,说明溶解与结晶_____停止,只是溶解与结晶的速率_______,从而也说明了溶解平衡是一种______________________.化学反应的限度没有相等动态平衡反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0(1)0~t1：v(正)v(逆)(2)t1：v(正)=v(逆)≠0化学平衡状态N2+3H22NH3催化剂高温高压动态平衡什么是化学平衡化学反应的限度1、概念：化学平衡状态就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变的状态．化学平衡是可逆反应进行的最大限度．2、特点：①化学平衡的研究对象是可逆反应②平衡时正反应速率与逆反应速率相等，ν正＝ν逆③化学平衡是动态平衡ν正＝ν逆≠0④平衡时各组分的浓度保持不变⑤当外界条件改变时，平衡(或反应限度)一般要发生改变逆、等、动、定、变3、判断平衡的依据:①正反应速率和逆反应速率相等②各组分的含量保持不变如各物质的浓度不变化学反应的限度化学反应的限度化学平衡状态的判定对于可逆反应mA(g)nB(g)+pC(g)在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志①A的生成速率和分解速率相等②单位时间生成nmolB和pmolC的同时，生成mmolA③A、B、C的物质的量不再改变④A、B、C的浓度不再改变⑤A、B、C的百分含量不再改变化学反应的限度如何理解V(正)＝V(逆)?例如，一定条件下，可逆反应N2＋3H22NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成以上均表示V(正)＝V(逆)化学反应的限度随堂练习１对化学反应限度的叙述不正确的是（）A.任何可逆反应都有一定的限度B.化学反应的限度是不可改变的C.化学反应的限度与时间的长短无关D.化学反应达到限度时，正逆反应的速率相等B随堂检测化学反应的限度随堂练习２可逆反应达到平衡的重要特征（）A.反应停止了B.正、逆反应速率都为零C.反应物和生成物的浓度相等D.正、逆反应的速率相等D化学反应的限度随堂练习３对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是（）A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.M、N、Q的浓度都保持不变D.反应已经停止C化学反应的限度随堂练习４在已达到平衡的可逆反应2SO2+O22SO3中充入由18O组成的氧气一段时间后,18O原子()A.只存在于O2中B.只存在于O2和SO3中C.只存在于SO2和SO3中D.SO2,SO3和O2中都存在催化剂Ｄ化学反应的限度随堂练习５观察右图,对合成氨反应中,下列叙述错误的是()A、开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零B、随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大C、反应到达t1时,正反应速率与逆反应速率相等,反应停止D.反应在t1之后,正反应速率与逆反应速率相等,容器中N２、H2、NH3浓度保持不变,反应达到化学平衡状态反应速率v(正)v(逆)v(正)=v(逆)t1时间(t)C化学反应的限度•工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：①2C（焦炭）＋O2（空气）＝2CO；•②Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO•该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需其主要原因是：（）•A.CO过量•B.CO与铁矿石接触不充分•C.炼铁高炉的高度不够•D.CO与Fe